Tratamientos y recubrimientos

(Cromado, fosfatizado y metalizado.)

Objetivo:

La finalidad de la presente investigación, es presentar al interesado, información de recubrimientos metálicos para la industria, en especial del electroplateado con cromo ó cromado. En el desarrollo se presentarán datos a cerca de la materia prima, maquinaria y equipo, así como un sistema o proceso de producción de una empresa cromadora.

Alcance:

Dirigida al público en general, estudiantes para ampliar y/o reforzar sus conocimientos a cerca del tema, empresarios o inversionistas y empresas de producción de acero.

Referencia:

La presente investigación, no está reglamentada por ningún tipo de certificación de investigación. Es parte de una investigación documental y de campo, dirigida por la Ing., Catedrática de la universidad Cristóbal Colón.

Aspectos generales.

Es bien visto que cualquier producto de metal que salga al mercado, debe ser acabado en su superficie, si bien el objetivo principal de una capa o acabado, puede ser con frecuencia el mejorar la apariencia y el valor del producto, los recubrimientos se pueden usar en la mayor parte de los metales para darles resistencia permanente a las influencias destructivas, debidas al desgaste, descomposición electrolítica y contacto con atmósferas corrosivas.

Antes que puedan revestirse los metales, es necesario preparar la superficie apropiadamente para una buena adhesión. Las partes pueden limpiarse por varios métodos dependiendo del material, dimensiones, características de su superficie, y clase de capa que se le va a aplicar. Los métodos básicos usados son mecánicos; sopleteado, agitado en vapor, sand blast, procesos químicos; agentes alcalinos, ácidos u orgánicos, y limpiado electrolítico.

El principio del proceso, es sumergir la pieza que se va a tratar, en una solución de agua y sales del metal que se le va a agregar y hacer un cátodo en un circuito de corriente contínua. El ánodo (solucion) con el metal de revestimiento, reabastece la solución cuando la corriente fluye, y los iones del metal se atraen a la pieza de trabajo para revestirla.

¿Que es un Recubrimento?

Los recubrimientos o revestimientos, se clasifican por lo general en dos clases; los recubrimientos orgánicos, en los cuales se aplican principalmente pinturas, esmaltes o tintas, y el recubrimiento de conversión, a los cuales nos vamos a referir en la presente investigación, que son básicamente películas inorgánicas formadas por acciones químicas con las superficies de un metal, pero con frecuencia se impregnan con sustancias orgánicas.

Por lo general son mucho menores de 0.001 pulgadas de espesor, pero normalmente se forman desde la superficie original y están estrechamente ligadas y no causan cambio dimensional apreciable.

Las formas mas comunes de recubrimientos o revestimientos son de fosfato, cromato, óxido y revestimientos anódicos, en las cuales se aplican aleaciones de aluminio, zinc, titanio y magnesio, por medios electroquímicos.

1.1.2 ¿Para que sirve?

Un recubrimiento, puede llegar a tener diferentes usos, en cualquier caso, por lo general son utilizados para evitar la corrosión de los metales, sin embargo existen otros usos como el endurecimiento de superficies, la rectificación o recobramiento de dimensión de alguna pieza metal mecánica, para ayudar a la lubricación y para resistir la abrasión.

Cuando un metal está expuesto a la intemperie y a ciertos cambios de temperatura, e incluso en un ambiente agresivo en su contra, se puede decir que es un metal propenso a la corrosión, y por tales situaciones, para facilitar y prolongar la vida de su funcionamiento, se le debe aplicar un recubrimiento. En muchos de estos casos es utilizado un recubrimiento orgánico, sin embargo, estos no son tan efectívos como los recubrimientos metálicos o de conversión.

Cuando una pieza mecánica esta sometida a un esfuerzo durante mucho tiempo, tiende a desgastarse, lo que propicia su mal funcionamiento hasta su falla y puede llegar a generar un accidente. Por tal motivo, se dedica el estudio de la dureza de los materiales, que en la mayoría de los casos, deben ser recubiertos o revestidos por inmersión o metalicamente, para que puedan alcanzar su dureza y de esta manera un óptimo funcionamiento.

La rectificación o el recobramiento de las dimensiones de piezas metal mecánicas, son muy comunes en la industria, y en ésta también se aplica el recubrimiento, para hacer dimensión o cuerpo de las piezas a tratarse. Esta se explica facilmente en la rectificación de ejes de motores ó en las camisas de motores de combustión interna (de los automóviles), en las cuales se aplica un recubrimiento como el metalizado, y luego se rectifica para dar la dimensión correcta del mecanismo.

Otros recubrimientos, como los de óxido, sirven como base para pintura, y como acabados finales, son relativamente baratos, y cuando se impregnan con aceite y sosa, proporcionan buena resistencia a la corrosión.

1.1.3 Introducción; fosfatado, metalizado y cromado.

1.1.3.1 Características del fosfatado.

El recubrimiento de fosfato, generalmente se obtiene por la aplicación de sales de fosfato por inmersión, con soluciones ácidas de fosfatos metálicos. Se hacen sobre hierro y acero, y en menor grado sobre estaño y titanio, para resistir la corrosión, y particularmente bajo películas de pintura, a las cuales les da la habilidad de adherirse sobre la pieza metálica, ayudan a la lubricación y a la abrasión, en el caso particular de piezas que tengan que estar en contacto con refrigerantes.

El fosfatado, fosfatizado o anteriormente llamado parkerización, es un proceso para depositar una capa delgada de fosfato sobre el acero, para actuar como base o “primer” para esmaltes y pinturas. En este proceso el acero o el hierro se sumerge en una solución caliente, a 90 ºC. Aprox., de fosfato dihidrogenado, y despues pasa a un proceso de inmersión en un baño fundido de nitrato de potasio, a 315 ºC, de 1 a 15 minutos, que le da la consistencia final. Cabe señalar que entre los dos procesos, el metal debe ser sumergido, primero en un baño de algun solvente o desengrasante, para limpiar las impurezas, despues en agua fria para quitar el solvente, pasa al primer proceso (fosfatado), en seguida otro baño de agua fria que quitara resagos, y finalmente al proceso del baño de nitrato. (Procesos de manufactura, Myron L. Begeman, editorial Continental S.A.)

Características del metalizado

El metalizado es una forma de bajo costo de aplicar un revestimiento protector en piezas de metal, sumergiendo éstas dentro de ciertos metales fundidos, principalmente aluminio, zinc, estaño y plomo.

Se hace sumergiendo partes ferrosas, como herrajes, hojas, etc., en forma contínua en baños de los metales previamente especificados, estos proporcionan una barrera, para la corrosión, pero no dan protección contra el desgaste por trabajo o por sacrificio.

En ocasiones, cuando el baño se hace en estaño, se pasan a través de rodillos en un baño de aceite, para eliminar el exceso de estaño. Esta no tiene mucha protección contra la intemperie, como el zinc, pero son muy útiles para los interiores de contenedores de alimentos, además de darles la propiedad a las piezas de ser facilmente soldadas.

Los revestimientos con plomo son principalmente utilizados para proteger las cajas para baterías de automóviles, y en las conexiones de los radiadores.

Características del cromado

El cromado (electroplateado), se hace en todos los metales comunes y aún en muchos no metálicos (particularmente plásticos), después de que sus superficies se han preparado en forma adecuada.

Esté se aplica para la protección contra la corrosión, o contra el desgaste y la abrasión, para apariencias, para retrabajar partes desgastadas (rectificar), para aumentar tamaño de las piezas, para facilitar su soldabilidad, para proporcionar una superficie homogénea, etc., en algunas ocasiones, para áreas de protección en partes de acero, para evitar que se carburicen durante el tratamiénto térmico.

El cromado, en su principio, la pieza que se va a trabajar, llamada en el proceso cátodo, se sumerge en una solución electrolítica anódica adecuada que contiene cromo, el cual se va a depositar en el metal a trabajar, en presencia de un catalizador. Una solución de ácido crómico, en un alto grado de saturación, se utiliza como electrolíto. Las superficies deben estar perfectamente limpias y pulidas antes de iniciar la operación, y puesto que la rapidez de depósito del metal es comparativamente lenta, el trabajo debe permanecer en el tanque, varias horas para obtener una buena capa.

El cromo ha probado ser satisfactorio, para partes resistentes al desgaste, debido a su extrema dureza, que excede a la mayor parte de los otros metales comerciales.

Ventajas y desventajas de Fosfatado, Cromado y Metalizado.

El fosfatado, es un procedimiento muy usado en la industria de producción de acero, principalmente por su capacidad anticorrosiva. Este recubrimiento, presenta la característica de adherir bien los esmaltes, es decir, una pieza metálica que ha sido fosfatizada, puede ser revestida con un esmalte. Sin embargo y comparado con el cromado, es un recubrimiento débil en cuanto a condiciones de desgaste se refiere. El procedimiento del fosfatizado (fosfatado), presenta un gran problema, debido a que tiene que ser pasado por varias tinas de enfriamiento del material, y de baño para homogeneizar la superficie y dar el mismo grosor, se utiliza demasiada agua potable para llevarlo a cabo.

El metalizado es un procedimiento utilizado para aumentar el tamaño o dimensiones de piezas metal mecánicas que han sido desgastadas por el uso, y así retrabajar en su superficie y darle la forma original. Éste procedimiento no es tan efectivo contra la corrosión comparado con el fosfatado ó el cromado, pero al revestir con éste, la superficie queda mas dura que el fosfatado, no así del cromado. El metalizado es usado en piezas que son indispensables en un proceso de producción (bujes o flechas), y que no pueden ser repuestas inmediatamente.

El cromado es el más efectivo de los tres revestimientos, debido a que la dureza que proporciona éste a los metales, es inalcanzable por los el fosfatado ó el metalizado. El cromado puede hacerse para protección contra la corrosión o contra el desgaste y la abrasión, para apariencia, para retrabajar la pieza aumentando su tamaño, para hacer pieza fáciles de soldar, para proporcionar una superficie homogénea, y para partes de acero que pertenecen a procesos de tratamientos térmicos, para evitar que se carburicen.

El cromado es un recubrimiento mas costoso que el fosfatado ó el metalizado, sin embargo las ventajas ó características que le da al metal tratado, son insuperables por los otros.

En la industria, el cromado es muy útil en la producción de acero, debido a que los trabajos en las áreas son pesados por la característica del material, las piezas como rodillos, rolos, flechas, soportes, etc., que tienen contacto directo con la producción (tubos, láminas, cilindros, etc.), son sometidas a mucho esfuerzo y por ende al desgaste.

2.1 Empresa nacional de importancia.

La empresa Altos Hornos de México AHMSA, se dedica a la producción de acero en varias presentaciones, como en láminas.

Uno de los proyectos de modernización de ésta, concluida en 1995, con relación a la producción de la lámina rolada en frío, es la instalación de una planta cromadora de rodillos, que les permitió además de mejorar la calidad de la lámina rolada en frío (cruda y templada), reducir el consumo de los rodillos de trabajo utilizados para la elaboración de éstas. Esto es debido a que la vida útil de los rodillos cromados, es en promedio 3 veces mayor que los rodillos sin cromar utilizados en el proceso de laminación en frío.

Desde su descubrimiento en 1797 por Vauquelin, el Cromo fue depositado de una solución de ácido crómico durante la década de los años 20´s. Entre 1924 y 1926, Colín G. Fink y Charles H. Eldridge introdujeron el uso de catalizadores mayores en la electrodepositación del Cromo de soluciones de ácido crómico. Es importante recalcar que la solución aplicada en aquel tiempo es aun la usada actualmente. Puesto que el Cromo puede proporcionar la mas alta dureza de todos los metales para el electroplateado (cromado) y tiene una resistencia superior al desgaste, empezó a ser aplicado electrolíticamente a la superficie de los rodillos para prolongar su vida útil y mejorar su lisura de su superficie y reducir la formación de grietas.

El uso de lo anterior a la tecnología, surgió de la búsqueda de nuevos procedimientos para mejorar la eficiencia y calidad el la elaboración de los productos laminados en frío. La primera aplicación exitosa del plateado con cromo a rodillos de trabajo de laminación fue efectuada en 1964 ,basada en el trabajo desarrollado por Neo-Industries, en cooperación con las acerías canadienses, localizadas en el área de Hamilton Ontario.

El uso de rodillos plateados con cromo en Laminación en Frío, tanto en los molinos de reducción como en los molinos de templado, se ha estado expandiendo en varios países alrededor del mundo y esta considerado a ser tecnología integral del proceso de producción de lámina rolada en frío, aplicable tanto a los nuevos como a los existentes molinos utilizados para ello .

La demanda de rodillos cromados a utilizar en Laminación en Frío son 18,000 rodillos/año, que es la capacidad de la Planta Cromadora instalada en AHMSA. La cobertura de esta demanda comprende el suministro de rodillos para los molinos reductores: Tandem Mesta en Siderúrgica 1 e Hitachi en Siderúrgica 2, así como para los molinos templadores: Bliss 1 de Siderúrgica 1 y Bliss 2 de Siderúrgica 2, Ambas Siderúrgicas forman parte de del Conjunto AHMSA. (Cortesía de AHMSA).

Características generales.

Tamaño de la empresa.

Debido a la demanda (análisis de la empresa), identificada en el punto de 18,000 rodillos por año, se considera la “planta cromadora de rodillos” (parte de AHMSA) como una industria o empresa grande.

Localización. (macro)

Localización. (micro)

Nombre: “planta cromadora de rodillos”, perteneciente a AHMSA.

Dirección: Prolongación Juárez s/n C.P. 25200 en cd. Monclova, Coha. En la zona norte de la república mexicana.

Responsable: Gerente Ing. Miguel De La Mora.

La empresa cromadora, pertenece a la cámara de la CANACERO.

La superficie requerida de dicha planta, es de 275.23 metros cuadrados, teniendo vías de acceso por la carretera 57 y la 30 Monclova - Candela - Monterrey, y por ferrocarril por el tramo comprendido entre Piedras Negras - Frontera - Saltillo.

La empresa Cromadora que se trata como proyecto en el estado de Veracruz, va a ser expuesta en el capítulo 4 como propuesta de mejoras. Cabe señalar que será ubicada en la zona Industrial, en la empresa TAMSA (Tubos de Acero de México S.A.)

Tipo de mercado.

Para la realización de éste punto, se debe aclarar que el mercado es el conjunto de personas o negocios que consumen un producto o servicio.

Por tal, el tipo de mercado de ésta empresa, (y la que se trata como proyecto), es industrial, es una empresa de transformación, que brinda servicio a otras industrias. Servicio metal mecánico que proporciona mas vida útil a los mecanismos de trabajo pesado, o desgastante.

Uno de los principales puntos aquí es conocer al consumidor o consumidores, en este caso, las actividades relacionadas con la industria metal mecánica, mas grandes de la región de Veracruz, están concentradas en la ciudad industrial Bruno Pagliali.

Aquí se encuentran las empresas que trabajan con maquinaria pesada, las cuales pueden ser clientes para la planta cromadora.

Cabe señalar que una de las empresas mas sobresalientes es T.A.M.S.A. tubos de acero de México S.A. que para tal proyecto es el cliente a seguir, debido a su capacidad de producción, y el equipo con que cuenta.

Actualmente existe una tendencia de globalización de la economía mundial, y México a iniciado el proceso de apertura de sus fronteras, mediante la negociación de Tratado Trilateral de Libre Comercio, con los Estados Unidos de Norteamérica y con Canadá. Basado en lo anterior, TAMSA está requiriendo modificaciones y reorientaciones en sus esquemas productivos, a fin de ser más eficiente y competitiva. Esto debido a que las exigencias de los clientes, son cada vez mayores en cuanto a calidad, precio y entrega oportuna de los productos.

2.1.1.3 Tipo de producción.

En esta empresa, se utiliza maquinaria pesada para la elaboración de tubos, y se ha detectado la necesidad de un proveedor de servicio de maquinados, para elaboración de cromados, debido al desgaste que tienen los componentes y/o elementos de su maquinaria.

Uno de los elementos mas utilizados, y con mayor desgaste, son los rolos. El rolo es un mecanismo que se incorpora a los motores, para ir llevando el tubo de producción o la barra (tocho, conocido comúnmente), a su destino, es decir, desde la salida de la acería de las barras de acero (en TAMSA), hasta la salida final del tubo, en todas las líneas de producción, tanto internas como en la línea 3 externa de la fabrica, se utiliza este tipo de mecanismo, aproximadamente son 1,600 rolos.

Aquí también cabe señalar que los pequeños mecanismos críticos como engranes y bujes que requieren una dureza especial, deben ser revestidos o cromados, por que como anteriormente vimos, el cromo es el elemento que puede proporcionar la mas alta dureza a los metales.

Los mecanismos críticos, están catalogados en TAMSA, en el TAGE que es el taller de reparación y mantenimiento de TAMSA, con las actividades que se deben seguir según la QS 9000 para su reparación, para un mejor desempeño en servicio.

Estos mecanismos son aproximadamente 200, entre engranes, flechas y bujes, de los cuales aproximadamente 100 (digo aprox. Por que siempre salen repuestos o mecanismos críticos), los que se envían a cromar. El catálogo es revisado semestralmente por ASEC que es aseguramiento de calidad, el cual desempeña la labor de informar el procedimiento a seguir para la reparación de estos. Este procedimiento es enviado al proveedor del servicio el cual tendrá que seguirlo para que el mecanismo finalmente probado en la planta, sea aceptado, de lo contrario el trabajo realizado por el taller de cromo no será aceptado.

PRODUCCIÒN: ESTUDIO TÉCNICO

3.1 ESTUDIO DEL PROCESO DE RPODUCCIÓN.

Para el presente capítulo, vamos a utilizar el término elemento metal metálico para indicar al mecanismo que ha de ser cromado. La característica principal de éste proyecto, contempla la adquisición de tecnología para instalar una planta para el cromado de mecanismos metal mecánicos, como rolos, engranes, bujes y flechas, que se utilizan en todos los procesos de producción de Tubos de Acero de México S.A.

FLUJO: ENTRADA - PROCESO - SALIDA. (LAY OUT)

DESCRIPCION DEL PROCESO

RECEPCION DE ELEMENTOS METAL MECÁNICOS.

Los elementos son descargados mediante una grúa con capacidad de 20 T que cuenta con dos polipastos y una con capacidad de 10 T provista de un polipasto, con relación a esto la capacidad de las grúas debe ser mayor a la requerida; se tiene contemplada la inclusión de dos carros de transferencia que se moverán a través de una vía de FFCC, uno para la recepción de elementos metal mecánicos a cromar y otro para el desalojo de los mismos ya cromados, reduciéndose así los movimientos en su manejo. En esta etapa de recepción, se prepara el elemento metal mecánico, al momento de recibirlo y de ser montados los collares (sujetadores de las grúas) a las espigas, se debe tomar el registro del elemento metal mecánico, esto con la finalidad de llevar un control de registro sobre el mismo, que nos indicará el tiempo de vida que puede y debe tener. Además, el área de programación del taller, debe llevar un seguimiento, para obtener estadísticas que indiquen cuando el elemento ya cumplió su ciclo de vida.

LIMPIEZA DE LOS ELEMENTOS METAL MECÁNICOS.

Se contará con un tanque de enjuagado. El tanque es para quitar preliminarmente el aceite y grasa de los elementos metal mecánicos, principalmente ésta última que durante el enfriamiento (cuando no está trabajando) se solidifica y hace difícil su remoción. Esta se llevará a cabo manualmente por dos operarios utilizando cepillos. Deben ser limpiados con desengrasante biodegradable y no flamable, para que sea más efectiva la operación, teniendo que ser sostenidos por la grúa con los polipastos. El tiempo de limpieza es de 5 minutos, incluyendo la sujeción y traslado de los elementos al tanque de enjuagado antes de ser enviados a la Planta Cromadora. En ésta operación, se debe hacer una inspección del elemento metal mecánico, para corroborar que su estructura esté en condiciones de cromarse, debido a que en ocasiones el elemento sufre fracturas o fisuras, y en el caso de los engranes puede ser que tengan un diente roto. Esto se hace con la finalidad de evitar el cromado en un elemento que no pueda ser utilizado por mal funcionamiento. Si el elemento no está en condiciones óptimas, debe hacerse un análisis para su reparación ó reposición. Generalmente los elementos que sufren un desbaste ó fisuras, pueden ser maquinados, esta operación se elabora en talleres rectificadores que recuperan la dimensión del elemento metal mecánico, y posteriormente se le da un acabado superficial, para establecer su característica de forma. Por lo general, los elementos de desgaste, son construidos con aceros al carbón con un tratamiento térmico, lo cual facilita su maquinado.

CROMADO.

Al finalizar la limpieza de los elementos, éstos son trasladados por la grúa a los tanques de cromado, son sumergidos y soportados en bases para este propósito. Se cuenta con dos tanques de cromado los cuales serán operados en forma automática. Inmediatamente que son liberados los ganchos de la grúa, son conectados los elementos al bus (polo de corriente) del cobre por medio de caimanes. Los elementos ya dentro de los tanques de cromado, son limpiados utilizando una polaridad invertida a la de cromado e inmediatamente después se inicia el cromado con la polaridad correcta. El tiempo de cromado será de 16 minutos.

El cromado, consiste en la aplicación de una pequeña capa de Cromo sobre la superficie de los mecanismos metal mecánicos, siendo del orden 0.0002 " a 0.0004" de espesor y se logra mediante el método de electrodepositación en un baño estático, a partir de una solución de Acido Crómico.

Esta capa de Cromo metálico mejora las propiedades de resistencia al desgaste, calor y corrosión, aumenta la dureza superficial y disminuye el coeficiente de fricción entre los mecanismos de trabajo y el producto o entre los mecanismos mismos.

ALMACENAJE Y EMBARQUE DE ELEMENTOS CROMADOS.

Estos son almacenados en un área adyacente, siendo cubiertos con papel ahulado para protegerlos hasta su utilización en los procesos de producción. El espesor de la capa de Cromo se obtiene en base a la diferencia de lecturas electromagnéticas, efectuadas en el cuerpo del elemento antes y después de su aplicación.

Los elementos son probados estáticamente, con pruebas superficiales de resonancia magnética, y con líquidos penetrantes para verificar su buena calidad, antes de ser almacenados.

Administrativamente, los elementos son capturados, para llevar el registro de control.

RELACIÓN MAQUINARIA HOMBRES.

Se debe contar con un jefe de la planta, que controle los procesos, mediante auxiliares ó supervisores que pueden ser los mismos de la programación de las operaciones. Dentro del área administrativa de la planta, es necesario contar con un programador, que lleve los registros de la producción (cromado).

Para lo que es el área de operación, se requiere personal calificado para operar un camión o plana de transporte de los elementos metal mecánicos de las áreas operativas, a la planta de cromado. El personal que labore dentro de la planta, debe estar capacitado para operar las grúas de carga (con polipastos), además debe conocer los elementos para saber de que parte del mismo va a ser sujetado por la grúa.

Éste mismo personal debe estar capacitado para el proceso de limpieza de los elementos. Cabe señalar que deben ser dos personas por turno, las cuales van a estar trabajando simultáneamente en ésta parte del proceso.

Debe existir personal capacitado para poder hacer la inspección de los elementos, una vez que hayan salido del lavado. Éste personal debe tener conocimiento de lo que es un maquinado y donde y cuando se pueden llevar a cabo. Éste mismo personal debe estar certificado para realizar pruebas de resonancia magnética, así como las pruebas de líquidos penetrantes.

En el área de cromado, debe contarse con personal calificado para dicha operación, personal que supervise la labor de campo y lleve un control o registros de la calidad de el líquido que se encuentra en los tanques de cromado. Cabe señalar que debe contarse con un sistema de control y/o mantenimiento predictivo y correctivo que analice los porcentajes de minerales en los líquidos, así como también tome medidas correctivas para solución de cualquier problema que atañe a éste.

Debe contarse con personal de control de almacén, que lleve registros de elementos que ingresan al área.

Deben existir también, dos personas que realicen trabajos mecánicos, para el desmonte de las piezas, esto es por que en la mayoría de las ocasiones, los elementos metal mecánicos están montados en sus respectivas maquinas, es decir el desensamble de los elementos, para sustraer el que debe ser cromado. Por ejemplo, un rolo debe ser desmontado de la flecha que lo embona con el motor, un engrane debe ser desmontado de su caja ya sea de reductor o de torque.

Existen otras áreas como las de recursos humanos, pero considerando que es una planta que va estar localizada en una empresa como TAMSA, se debe enfocar solo al personal que se encuentre trabajando directamente con la planta de cromado.

Los principales equipos a instalar son :

• Tanque de proceso No. 1, con dos celdas de plateado, y un tanque igual de repuesto No. 2, ambos tanques recubiertos con Hypalón.

• Dos rectificadores de 10,000 Amperes y 18 Volts cada uno.

• Un tanque de enjuague.

• Una torre de enfriamiento.

• Serpentines para enfriamiento y calentamiento.

• Todas las interconexiones de tubería y bombas.

• Lavador de gases y ductos de extracción con el fin de mantener todos los gases de salida dentro de los estándares de de control ambiental establecidos.

• Controlador completo de sistema de operación, con un software para controlar el proceso de cromado.

• Sistema de purificación de ácido crómico.

• Carro para transferir rodillos de taller de rectificación adyacente al taller de cromado.

• Dos grúas una de las cuales contará con polipasto de 10 Tm. y la otra con dos polipastos de 10 Tm.

GESTIÓN DEL PERSONAL

RECURSOS HUMANOS DENTRO DE LA PLANTA

CANT.	DESCRIPCIÓN DEL CARGO
1	JEFE DEL TALLER
2	SUPERVISORES
2	PROGRAMADORES
1	CONTROL DEL PAÑOL
1	MECÁNICO (LAVADO)
1	OPERADOR DEL TRANSPORTE
1	ELÉCTRICO
2	AYUDANTES OPERACIÓN MECANICA ELÉCTRICA
1	ELECTROMECÁNICOS (TANQUES DE CROMADO)
1	PERSONAL DE ALMACÉN

La relación del personal mostrada, es la mínima necesaria para el trabajo que se va a realizar en la planta de cromado (de operación), cabe señalar que depende también de la capacidad instalada de la misma. Como está contemplada para cubrir las necesidades de una empresa cuyas áreas de relaciones humanas, administrativas, finanzas, etc. se encuentran basadas en un sistema de control, se planea el diseño de gestión de trabajo basado en el sistema de control de la administración de ASEC de TAMSA, (Referencia: procedimiento de aseguramiento de calidad, de administración del mantenimiento).

Cualquier cambio o modificación en el proyecto de la planta, afecta de manera directa en la gestión del personal. Los sistemas que se deben implantar por seguridad industrial y ambiental, necesitan de personal, que no está contemplado en ésta última.

3.1.3 MATERIA PRIMA.

LISTADO DE MATERIAS PRIMAS

CONCEPTO

Compuesto de Limpieza APD (Biodegradable)

Agua Deionizada ó de Osmosis

Ácido Crómico

Agua de Enfriamiento PH de 7 a 10 Sulfato menor a 20 ppm Nitrato menor de 10 ppm Sólidos Totales menor de 100 ppm Dureza Total Carbonato de Calcio menor de 250 ppm

Catholyte NC Nº3 consistente de: Formato de Sodio 75% máximo

Bicarbonato de Sodio 35 % máximo

Metabisulfito de Sodio menor de 1 %

Acido Sulfúrico

Vapor de Agua

Compuesto de Limpieza APD (Biodegradable)

Es un desengrasante utilizado en la industrial del acero, con bajo índice de flamabilidad.

Agua Deionizada ó de Osmosis

Agua previamente tratada para liberarla de trazas de metales disueltos y sustancias bacterianas e inhibitorias del desarrollo. El interés primario en la calidad del agua para las aplicaciones de rutina está en su uso como líquido de dilución.

Ácido Crómico

(Trióxido de Cromo - Anhídrido Crómico).

Se utiliza en la limpieza de metales.

Catholyte NC Nº3

(Formato de Sodio)HCOONa

Se usa para la Fabricación de Ácido Fórmico y Oxálico, mordiente/corrosivo.

Acido Sulfúrico

Sulfato Hidrogenado - Aceite de Vitriol - Ácido de Baterías) H2SO4

Usado en refinación de Hierro y Acero, Metales no Ferrosos.

Metabisulfito de Sodio

Se usa en limpieza de metales y limpieza de pisos así como en la Formulación de detergentes.

MAQUINARIA Y EQUIPO.

En el plano se muestra un esquema de lo que podría ser un corte transversal de la planta de cromado, y se muestran algunos de los dispositivos, asi como las maquinas y equipos que se necesitan.

Rectificadores de 10,000 amps y 18 volts cada uno.

Torres con serpentines de enfriamiento e intercambiadores de calor.

Grúas.

Polipastos.

Tinas de cromado (se muestran hacia el fondo, por eso en el corte se ve solo una).

Tina de lavado.

Tina de enjuague.

Lavadores de gases.

Cabina de control.

Sistema purificador de ácido crómico.

Tratamiento electrolítico del agua.

SEGURIDAD INDUSTRIAL

3.2.1 SEGURIDAD E HIGIENE INDUSTRIAL EN EL PROCESO

VINCULACIÓN DE LAS NORMAS Y REGULACIONES SOBRE USO DEL SUELO EN EL ÁREA CORRESPONDIENTE.

Las especificaciones solicitadas a las compañías que instalan este tipo de servicios son las siguientes:

La descarga de agua residual deberá cumplir con los parámetros indicados en la norma nte-cca-017/88 para industrias de acabado metálico.

El manejo de residuos peligrosos al reglamento en materia de residuos peligrosos, el almacenamiento de los materiales peligrosos se realizara acorde a la nom-009-stps-1993.

La generación de ruido solo será en el área laboral por lo que se solicita se ajuste a la nom-stps-o-011-1993.

Así mismo se deberá ver la necesidad de elaborar un plan de contingencias del área para integrarlo al plan de contingencias global de la empresa.

Además de lo anterior se contemplara las instalaciones y construcciones necesarias para proteger cualquier contaminación del suelo.

Las nuevas normas de seguridad industrial y ocupacional, que todavía no son auditables, como las OSHAS 18001 y 18002, deben ser consideradas dentro de la empresa, como un factor a futuro, debido a que la implantación de estas normas, traerá fuertes consecuencias en materia de seguridad e higiene ocupacional y/o industrial, y por lo tanto se deben seguir ciertos aspectos recomendados por ISO como; las políticas de seguridad, los planes de contingencia, el manual de seguridad e higiene con su respectivo protocolo de ISO que es; OBJETIVO, ALCACE, REFERENCIAS, POLITICAS, DESARROLLO DE METODOS, RESPONSABILIDADES, etc. además de la capacitación del personal y la calificación de supervisores para actuar en caso de incidentes.

CONDICIONES DE SALUD, TIPO DE ATENCION, MEDIDAS DE SEGURIDAD Y PREVENCION DE ACCIDENTES

Las condiciones de salud para el lugar del desarrollo de la obra son buenas en términos generales por desarrollarse dentro de una zona urbana que tiene un control sanitario gubernamental que mantiene a la población en buenas condiciones de salud con atención de la seguridad social preventiva.

Las medidas de seguridad preventivas y correctivas y correctivas que se aplican son:

Dos veces a la semana al inicio del turno se reúne el personal para impartirles una plática de 5 minutos sobre temas específicos de prevención de accidentes.

El lunes, antes de iniciar labores, todo el personal se dedica a hacer limpieza general del área.

Instalación de letreros preventivos sobre condiciones riesgosas existentes y las políticas de seguridad de la empresa.

Inspección frecuente de elementos de izaje y verificación de su utilización antes de subir a partes elevadas de equipo de sujeción personal.

3.2.2 CONTROL DE CALIDAD Y MEDIO AMBIENTE

INSTALACIONES ANTICONTAMINANTES

SISTEMA DE CAPTACION Y TRATAMIENTO DE VAPORES, PROVISTO DE UN LAVADOR DE GASES (FUME SCRUBBER).

Es otro de los equipos a instalar en la Planta Cromadora para evitar la contaminación atmosférica. Durante el proceso de plateado, el hidrógeno y el oxígeno se forman en el cátodo y en el ánodo respectivamente y cuando estos alcanzan la superficie de la solución, las burbujas de gas se mandan a través de cubiertas de plástico reforzado con fibras de vidrio, siendo conducidas al lavador de gases (ventilador scrubber).

Además se tienen un evaporador al que se envía la solución del tanque de plateado mediante una bomba centrifuga, conduciendo la solución atraves de un sistema de drenado de acero inoxidable (drain pan system). Del evaporador se regresa la solución concentrada de ácido crónico al tanque de plateado y la solución evaporada se envía al lavador de gases (ventilador. scrubber), atraves de un ducto PVC, cubierto con plástico reforzado con fibra de vidrio.

Al lavador de gases se le adiciona agua y el Acido Crómico atrapado en la solución se envía nuevamente al tanque plateado, mientras que el aire ya libre de Acido Crómico es enviado a la atmósfera.

SISTEMA DE PURIFICACION DE ACIDO CROMICO

Una de las instalaciones incluidas en el Proyecto de la planta Cromadora es la unidad de purificación de ácido crómico, a fin de tener una mejor calidad de cromado, reducir el consumo de ácido crómico, recuperar gran parte de éste y evitar contaminaciones ambientales.

Este sistema de recuperación es el Sistema Electrodialitico IONSEP que consiste en:

Una celda electrolítica provista de una membrana, un rectificador, un tanque catalítico y una bomba de recirculación. La celda electroquímica de esta tecnología tiene dos compartimentos: uno anódico, teniendo un ánodo el otro catódico teniendo un cátodo. Estos compartimentos están separados por una membrana permeable al intercambio de iones que actúa como un filtro electrolítico.

La solución de plateado es expuesta en el compartimento anódico y una solución catalítica es expuesta en el compartimento catódico.

La membrana actúa como un controlador de tráfico electroquímico, permitiendo que los cationes metálicos (metales solubles: Cadmio, Zinc, Hierro, Cobre, Aluminio, Calcio, etc.) vayan de la solución del proceso, a través de la membrana a la solución catódica, y conserva los aniones en la solución del proceso.

En resumen, la instalación de la unidad de purificación del ácido crómico, permite el reciclaje de la solución a usar para el plateado de cromo de los elementos metal mecánicos y al mantener la solución siempre libre de contaminantes, se evita así la reposición de la solución total de plateado y por lo tanto el envío de contaminantes al ambiente. Por otra parte al recuperar y limpiar constantemente la solución de ácido crómico, se logra una reducción en el consumo de éste evitando en consecuencia daños potenciales al ambiente.

Además con el sistema a instalar, no se requiere la instalación de un sistema adicional de tratamiento de gastos, ya no existe formación de Cromo hexavalente ó sales solubles que requieran de un tratamiento posterior.

El proceso de recuperación de ácido, es un proceso que elimina la generación de contaminación o desechos. Los únicos subproductos son los hidróxidos metálicos, no requiriéndose ningún sistema adicional de tratamiento .

En el sistema de electrodiálisis la membrana utilizada en la celda electroquímica, está siendo electrolíticamente regenerada de manera continua, y los únicos reactivos utilizados en el compartimiento catalítico, (el cual es mediante alcalino como las soluciones de lavado) son el Bicarbonato de Sodio ó el Carbonato de Sodio, los cuales están considerados como no tóxicos ni peligrosos. Una vez desgastada la membrana se efectúa la reposición.

TRATAMIENTO ELECTROLÍTICO DEL AGUA

El agua es tratada electrolíticamente. Los iones Hidrógeno son formados en el ánodo y los iones Hidróxido en el cátodo. Los iones Hidrógeno reemplazan los cationes metálicos removidos y forman ácidos con el Cromáto, Sulfato y otros ániones ácidos, mientras que los iones Hidróxido se unen con los iones metálicos removidos formando hidróxidos insolubles. Estos pueden ser removidos de la solución de contaminantes metálicos.

Mediante la aplicación de este sistema, no se requiere de un proceso de tratamiento de residuos generados, ya que no se produce Cromo Hexavalente, ni sales solubles puesto que las impurezas metálicas son electrolíticamente depositadas, al formarse hidróxidos insolubles que están listos para su desecho. En el anexo No. 11 se muestra en forma esquemática el Sistema Electrodialítico anterior.

SEGURIDAD DEL PERSONAL.

EN EL ÁREA DE ABASTECIMIENTO.

Uno de los principales problemas que atañen a ésta área, se debe a las malas maniobras en la manipulación de los materiales por parte de los operadores de los montacargas.

El área de abastecimiento o almacén, debe contar con personal capacitado y autorizado para realizar estas maniobras, y por supuesto, el montacargas debe ser revisado continuamente para su optimo funcionamiento (mantenimiento).

Cabe señalar que el material de manipulación, debe tener visibles las condiciones básicas de operación, almacenamiento, previamente establecidas por el proveedor.

El mal manejo de los materiales por mala operación de maquinaria y equipo, pueden provocar daños a las instalaciones, así como a los recursos humanos, así como también el mismo material o su contenedor, causándole fugas ó emisiones tóxicas, que pueden provocar desde incendios, hasta la muerte por intoxicación.

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL.

Otro de los problemas puede ser la falla de equipos como los polipastos, y el no utilizar el equipo de seguridad personal, puede provocar que un incidente se convierta en accidente, e incluso causar incapacidad permanente al trabajador.

Los materiales de abastecimiento, deben proporcionar las siguientes características:

• Composición química.

• Riesgos potenciales del material.

• Medidas de protección al personal de manipulación.

• Riesgos a la salud.

AGENTES O FACTORES DE SEGURIDAD

Otra característica que debe ser previamente controlada por un sistema de seguridad es:

AGENTES FÍSICOS:

• Ruido.

• Temperatura.

• Humedad.

• Ventilación.

• Luz.

• Vibración.

AGENTES QUÍMICOS:

• Agentes explosivos.

• Gases del producto.

PREVENCIÓN: GRUPO DE TRABAJO.

EL RECURSO que puede aportar mas para la precaución y abatimiento de accidentes, es el humano:

• Personal que opere los sistemas y equipos debidamente capacitado.

• Personal que analice y evalúe la situación para toma de decisiones rápidas e importantes.

• Personal que suministre recursos materiales en caso de accidentes.

• Personal que controle la asistencia a personal no autorizado.

4.1 ÁREA DE PRODUCCIÓN: Análisis con enfoque de sistemas

Áreas de producción interrelacionadas.

Las áreas de la producción, que deben estar fuertemente ligadas, son:

• Calidad: debe asegurarse de que todo el procedimiento este bien estructurado, de que el personal este certificado para realizar sus labores, y de que los manuales de las operaciones estén actualizados, que vayan acorde con los equipos que se tienen en la planta, además de que debe monitorear en todo el proceso, el cumplimiento del manual, para así apegarse a normas de certificación de calidad.

• Seguridad Industrial: debe estar pendiente de todo lo referente a seguridad e higiene ocupacional, establecer las políticas de seguridad e higiene, de tal forma que los procedimientos no afecten la salud ocupacional de los trabajadores y el medio ambiente. También deben asegurar que el equipo y maquinaria estén debidamente instalados, de acuerdo a normas sanitarias y de instalación de equipos. Son responsables directos de señalización, salidas de emergencias, tipo de pisos, tipo de almacenaje, y equipo como extinguidores.

• Planeación de la producción: deben tener la coordinación necesaria, para programar los trabajos que debe hacer el personal, deben programar las entradas y salidas de los mecanismos ó elementos metal mecánicos que han de ser o fueron trabajados, de tal forma que no afecte el movimiento dentro de la planta. Son os encargados de cotizar el costo y tiempo de cromado de las piezas, así como de coordinar el uso debido de los materiales ó materia prima. Ellos deben llevar estadísticamente un control (monitoreo) sobre el almacén, para que no existan irregularidades.

• Mantenimiento: deben llevar el control de os dispositivos ó maquinaria del área de la producción, así como también de los vehículos y otras partes de las instalaciones, como tuberías, equipo de transporte, mesas de trabajo, etc. el mantenimiento debe tener una parte que se dedique exclusivamente al monitoreo de los fluidos como aceites, refrigerantes, aguas, ácidos, etc. para llevar un control específico sobre ellos, y así evitar posibles accidentes ambientales y de trabajo, esta área es la comúnmente llamada mantenimiento proactivo.

• Compras: ellos deben tener conocimiento a cerca del material que se debe usar, y las características mínimas necesarias a emplear, para así satisfacer las necesidades de la producción. Debido a que ellos son los encargados de realizar las compras, también son directamente responsables de el inventario en el almacén, y deben estar atentos a lo que se les solicite en el área, debido a que en muchas ocasiones tendrán que realizar compras con filosofía justo a tiempo, y ellos deben tener bien detectados a los proveedores.

• Taller de maquinado: son los responsables directos de la preparación del elemento metal mecánico que va a ser cromado, deben asegurarse que el trabajo vaya a ser bien realizado, son los encargados de la limpieza y rectificación del elemento, así como de la verificación de la dureza, tipo de metal, tiempo de preparación etc.

• Producción: encargados de dirigir (tiempos y movimientos) la producción o el trabajo de cromar. Deben tener conocimiento del tipo de material, información proporcionada por maquinados, para saber el tiempo determinado del cromo, el espesor que se quiere dar de acuerdo a la dureza, y el acabado que debe llevar.

5. PROPUESTA DE MEJORAS.

El trabajo realizado a partir del capitulo 3, representa lo que es la propuesta de la planta cromadora. Cabe señalar que los sistemas que se añadieron como el de captación y tratamiento de vapores, el sistema de purificación de ácido crómico y el tratamiento electrolítico del agua, son sistemas que protegen al medio ambiente y a su vez la calidad del producto terminado, trayendo también como consecuencia, un alto rendimiento de la materia prima, lo que genera un ahorro de gastos, y el evitar la contaminación del medio ambiente.

No cabe lugar a dudas que el futuro de las empresas, estará basado en la gestión ambiental. Si en los años 50`s la evolución en las industrias se dedico a acciones puntuales en contra de las enfermedades de trabajo, en los 80`s a la sistematización para prevenir eventos generadores de daños y derroches, en la actualidad, la evolución de las empresas está muy ligada a su gestión de seguridad ambiental, los efectos físicos, sociológicos, legales, costos, ambiente, etc.

La globalización incrementa la competitividad, y en la actualidad es muy común encontrar plantas cuyos productos sean muy similares, sin embargo, el proceso de producción de los mismos puede ser la diferencia. Mientras que algunas empresas se han dedicado a su gestión ambiental y a mejorar sus sistemas de producción, otras se han dedicado a contaminar el medio ambiente, es ahí donde en un futuro ya presente, tendrán problemas legales, sociales y por ende económicos, que harán quebrar a las industrias.

Los sistemas de gestión ambiental internacionales como las OSHAS 18000 e ISO 14001, son muy claros, y de ellos dependerán los programas de prevención d la contaminación que existan en las industrias, puesto que su finalidad es tener un solo grupo de reglas de juego.

No cabe duda que el desarrollo sostenible es el intento de resolver nuestras necesidades presentes sin afectar la capacidad de las generaciones futuras de poder cubrir sus propias necesidades. Implica una visión integrada y equilibrada del desarrollo económico, el cuidado ambiental y la equidad social que nos permita alcanzar el bienestar social. Prácticamente implica aplicar el concepto de la ecoeficiencia en la actividad económica, y estructurar la participación en las relaciones sociales.

Por ende el desarrollo sostenible, es aquel que contempla el factor económico, social y ecológico correlacionado. El desarrollo industrial queda englobado dentro del económico, formando parte del aspecto social y ecológico.

El generar residuos es inevitable e infortunadamente en las industrias, y su impacto en el medio ambiente debe ser controlado.

Existen estrategias para el manejo de residuos, como lo son:

• Reducción de residuos en su fuente, que quiere decir desde el diseño, que existan procesos ecoeficientes, menos residuos, menos pérdidas.

• Reciclaje, procesar el material d tal manera que pueda ser vuelto a usar tal vez en otro proceso.

• Reuso, uso del residuo sin requerir proceso de transformación.

• Integración de residuos, utilizarlo como subproducto para otro proceso.

• Tratamiento para quitarle la toxicidad.

• La disposición de residuos tratados (confinamiento).

Otro de los factores que se deben tomar en cuenta, es el diseño ergonómico de la planta y equipo, para un óptimo desempeño del trabajo y funcionalidad del equipo, pues depende de este la comodidad del trabajo, así como en el aspecto ecológico, el ambiente del mismo.

TRATAMIENTOS Y RECUBRIMIENTOS CROMADO INGENIERÍA INDUSTRIAL.